Identificación del Genoma y Transcriptoma de un Germoplasma de Arroz con Alta Captación y Translocación de Cadmio
Autores: Luo, Jin-Song; Guo, Bao; He, Yiqi; Chen, Chun-Zhu; Yang, Yong; Zhang, Zhenhua
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Identificación del Genoma y Transcriptoma de un Germoplasma de Arroz con Alta Captación y Translocación de Cadmio
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Alimentos
Tierras contaminadas con Cd
Fitorremediación
Variedades de arroz
Acumulación de Cd
Antecedentes genéticos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 8
Citaciones: Sin citaciones
La producción segura de alimentos en tierras contaminadas con Cd es un problema urgente que debe resolverse en el sur de China. La fitoremediación o el cultivo de variedades de arroz con bajo Cd son las principales estrategias para resolver este problema. Por lo tanto, es muy importante aclarar el mecanismo regulador de la acumulación de Cd en el arroz. Aquí, identificamos una variedad de arroz con un fondo genético desconocido, YSD, con alta acumulación de Cd en sus raíces y brotes. El contenido de Cd en los granos y tallos fue 4.1 y 2.8 veces mayor que el de una variedad de arroz japonica comúnmente utilizada, ZH11, respectivamente. La acumulación de Cd en los brotes y raíces de YSD en la etapa de plántula fue mayor que la de ZH11, dependiendo del tiempo de muestreo, y el transporte a larga distancia de Cd en la savia del xilema fue alto. El análisis de componentes subcelulares mostró que los brotes, la pared celular, los orgánulos y las fracciones solubles de YSD mostraron una mayor acumulación de Cd que ZH11, mientras que en las raíces, solo la pectina de la pared celular mostró una mayor acumulación de Cd. La resecuenciación del genoma reveló mutaciones en 22 genes involucrados en la modificación de la pared celular, la síntesis y las vías metabólicas. El análisis del transcriptoma en plantas tratadas con Cd mostró que la expresión de los genes de pectin metilesterasa estaba regulada al alza y la expresión de los genes inhibidores de pectin metilesterasa estaba regulada a la baja en las raíces de YSD, pero no hubo cambios significativos en los genes relacionados con la absorción de Cd, la translocación o la sequestro en vacuolas. El rendimiento y el número de macollas por planta no diferían significativamente entre YSD y ZH11, pero el peso seco y la altura de la planta de YSD eran significativamente mayores que los de ZH11. YSD proporciona un excelente germoplasma para la exploración de genes de acumulación de Cd, y los genes de modificación de la pared celular con variaciones a nivel de secuencia y expresión proporcionan objetivos potenciales para la fitoremediación.
Descripción
La producción segura de alimentos en tierras contaminadas con Cd es un problema urgente que debe resolverse en el sur de China. La fitoremediación o el cultivo de variedades de arroz con bajo Cd son las principales estrategias para resolver este problema. Por lo tanto, es muy importante aclarar el mecanismo regulador de la acumulación de Cd en el arroz. Aquí, identificamos una variedad de arroz con un fondo genético desconocido, YSD, con alta acumulación de Cd en sus raíces y brotes. El contenido de Cd en los granos y tallos fue 4.1 y 2.8 veces mayor que el de una variedad de arroz japonica comúnmente utilizada, ZH11, respectivamente. La acumulación de Cd en los brotes y raíces de YSD en la etapa de plántula fue mayor que la de ZH11, dependiendo del tiempo de muestreo, y el transporte a larga distancia de Cd en la savia del xilema fue alto. El análisis de componentes subcelulares mostró que los brotes, la pared celular, los orgánulos y las fracciones solubles de YSD mostraron una mayor acumulación de Cd que ZH11, mientras que en las raíces, solo la pectina de la pared celular mostró una mayor acumulación de Cd. La resecuenciación del genoma reveló mutaciones en 22 genes involucrados en la modificación de la pared celular, la síntesis y las vías metabólicas. El análisis del transcriptoma en plantas tratadas con Cd mostró que la expresión de los genes de pectin metilesterasa estaba regulada al alza y la expresión de los genes inhibidores de pectin metilesterasa estaba regulada a la baja en las raíces de YSD, pero no hubo cambios significativos en los genes relacionados con la absorción de Cd, la translocación o la sequestro en vacuolas. El rendimiento y el número de macollas por planta no diferían significativamente entre YSD y ZH11, pero el peso seco y la altura de la planta de YSD eran significativamente mayores que los de ZH11. YSD proporciona un excelente germoplasma para la exploración de genes de acumulación de Cd, y los genes de modificación de la pared celular con variaciones a nivel de secuencia y expresión proporcionan objetivos potenciales para la fitoremediación.